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关键词： PDC钻头   工作机理   立轮   铣削   分压缓冲  

摘要： 针对深部难钻地层PDC钻头吃入地层困难、破岩效率低,以及导向钻井中钻头方位稳定性差等问题,提出一种具有轮轴一体式立轮切削结构的PDC钻头,并开展变切削深度立轮预损伤条件的PDC破岩单元试验,对比PDC平行切削和立轮预损伤条件下PDC破岩的效果,并进行数值模拟分析,揭示立轮辅助钻进的工作机理。研究结果表明:立轮作用下PDC切削岩石的切向动载系数比PDC单独切削岩石减小43.31%,轴向动载系数比PDC单独切削岩石减小36.63%;立轮在破碎岩石的过程中,立轮切削齿周期性地参与间断切削,切削状态发生周期性变化,具有显著的“铣削”特征;立轮式PDC钻头上立轮与PDC切削齿非平行刮切岩石,形成螺旋形井底形貌,这种形貌有助于PDC切削齿对岩石的侵入,提高破岩效率;立轮切削结构对PDC切削齿能起到分压缓冲作用,增强钻头的整体稳定性并延长使用寿命。研究结果有助于深入、细致地理解立轮式PDC钻头的复杂运动和工作力学特性。

关键词： 气动干扰   旋翼系统   数值模拟   桨尖涡结构  

摘要： 1背景直升机在抗震救灾、森林灭火、生命救援等方面得到了广泛应用,这得益于它与众不同的旋翼系统,其通过旋转产生的升力可以支持直升机的起降和悬停。直升机周围流场十分复杂,包含各种类型的空气动力学特征,如桨尖涡结构、桨-涡干扰、流动分离、尾迹-机身干扰、动态失速等。所以直升机气动干扰分析是研究其气动特性的基础。干扰作用发生在各个部件之间,如旋翼、轮毂、机身、机翼、尾桨和发动机,这些影响基本上是非线性的,并随着飞行条件的变化而变化。

关键词： 河道断流   引清调水   数值模拟   水质改善  

摘要： 引清调水是平原地区常见的一种改善水质的水资源调度措施。近年来,上海地区实施了众多涉河建设项目,常需河道断流以确保工程建设得以顺利开展。然而河道断流使得水流不畅,水动力条件变差,从而影响区域引清调水改善水质的效果。以实际工程为例,利用MIKE软件建立一维数值模型,模拟分析河道断流对区域引调水改善水质的影响,同时提出一些水质改善措施,为同类型涉河建设工程提供参考和借鉴,帮助建设者更好地保障区域水质。

关键词： 斜交桥   数值模拟   桥墩形状   壅水   偏转角  

摘要： 为了解桥墩形状引起的壅水特性,建立三维水槽模型,使用水工模型试验数据对数值模型进行对比验证,探讨圆形、圆端形、矩形桥墩在不同斜交角度和阻水比时壅水及桥墩周边流场变化规律。结果表明,阻水比越大,桥前壅水曲线长度越大且墩后跌水现象越显著;壅水值随斜交角的增大先变大后减小,随阻水比的增加而增大;阻水比小于9%时圆形壅水值最大,在大于9%时矩形壅水值最大,圆端形壅水值最小;斜交角度小于30°时圆形壅水值最大,圆端形墩最小,大于30°时矩形壅水值最大,圆端形最小;随斜交角度增加,流速分布发生非对称性改变,大流速分布范围不断向下游侧河岸偏移;流向偏转角随斜交角度增加先增大后减小且与阻水比呈正相关,矩形墩对水流流态干扰最大。研究结果可在一定程度上为桥梁防洪设计提供参考。

关键词： 承插盘扣式模架   承载性能   足尺试验   数值模拟  

摘要： 为解决超大梁截面、超高层高结构中常用的ϕ48 mm×3.2 mm立杆承插盘扣式模架立杆密度高、施工效率低等问题,通过对立杆为ϕ60 mm×3.2 mm的模架进行足尺试验和数值模拟,研究了组合型承插盘扣式模架的承载性能,总结出:承插盘扣式模架ϕ60 mm×3.2 mm立杆平均支撑1 m^(3)混凝土是安全的;楼板每块浇筑区中部是主要监测位置,立杆倾角应采用0.2°为预警值、轴力应采用40 k N为报警值,且对层高超过12 m的模架应采用10 mm作为主楞跨中竖向位移报警值;主楞偏心是导致立杆顶部破坏的主要因素,超大梁下空心顶托中插入定位器可大幅降低施工风险。通过实际工程应用,证明了研究成果的可行性和实用性。

关键词： 虚拟数值模拟   环境监测与评估   实践教学   本科生   教学改革  

摘要： 本文旨在通过虚拟数值模拟技术,提升本科生《环境监测与评估》课程中的实践教学效果。本研究结合了虚拟数值模拟与传统课堂教学的优势,以海洋环境监测为核心,通过虚拟实验和数据分析,帮助学生巩固理论知识并提升实践能力。研究结果表明,虚拟数值模拟不仅增强了学生的学习兴趣,还显著提高了他们的动手能力和综合应用知识的能力。通过对高校海洋科学专业42名本科生的教学实践观察,采用问卷调查、测试成绩对比、访谈分析等方式,量化分析教学效果。结果显示,实验组学生综合成绩提高了18.8%,实践操作能力评分提高了21.4%,理论理解能力提升幅度为12.6%。这一教学模式为高校环境科学类课程的改革提供了新的思路,推动了“教、学、研”一体化的教学实践。This paper aims to enhance practical teaching in the undergraduate course “Environmental Monitoring and Assessment” by integrating virtual numerical simulation technology. By combining the advantages of virtual simulations with traditional classroom methods, the study focuses on ocean environmental monitoring, allowing students to consolidate theoretical knowledge and improve practical skills through simulated experiments and data analysis. Based on a teaching practice involving 42 undergraduate students majoring in marine sciences, quantitative analysis was performed through surveys, test result comparisons, and interviews. Results show that virtual simulations not only increase students’ engagement but also significantly enhance their hands-on abilities and the capacity to apply knowledge comprehensively. Specifically, students in the experimental group demonstrated an 18.8% improvement in overall grades, a 21.4% increase in practical operation scores, and a 12.6% gain in theoretical comprehension. This teaching model offers new perspectives for curriculum reform in environmental science courses, advancing the integration of teaching, learning, and research.

关键词： 印刷电路板式换热器   结构优化   应力分析   数值模拟  

摘要： 基于Ansys软件,以某项目印刷电路板换热器为研究对象,对高压18 MPa冷侧流道进行结构优化分析。在优选结构中添加印刷电路板换热器温度场热应力载荷,对芯体冷热通道的热应力与机械应力结果进行分析,验证芯体设计的合理性。结果表明,通过选取矩形和圆形两种截面形状、调节板片厚度和肋宽等,发现圆形通道效果明显优于矩形,综合优选出冷侧板片厚度为1.1 mm,肋宽为0.2 mm;优选后,材料用量减少了51.35%,仍能够满足性能要求;冷侧蒸汽流道的等效应力普遍高于其他部分,应力集中出现在蒸汽侧流道壁面薄弱处,最大应力符合强度设计要求。

关键词： 沉淀池   悬浮层   流场   浊度   数值模拟  

摘要： 在净水厂给水处理中,混凝沉淀单元对原水的处理效果直接影响后续工艺的运行及出水水质。为研究混凝沉淀单元流场及不同参数条件下的沉淀效果,以西安市西南郊水厂工程为依托,采用数值模拟方法,分析进水口数量、聚合氯化铝投加量、破碎池机械搅拌转速、停留时间不同时流速分布、水流沉后浊度和颗粒数量等,并对变速度双层斜板沉淀池沉淀效果进行验证。研究结果表明,合适的进水形式为双口进水,合适的聚合氯化铝投加量为32mg/L,合适的转速为260rad/min;当沉淀池双池运行时,可使悬浮层颗粒数量增大,增强小颗粒吸附能力;变速度双层斜板沉淀池可有效降低原水浊度,改善水质。

关键词： 电弧增材制造   成形尺寸   应力场   温度场   热力耦合  

摘要： 通过进行2319铝合金电弧增材单道沉积试验,获得了单道单层成形尺寸,研究了焊接速度、送丝速度对焊道熔宽和余高的影响规律,建立了单道多层有限元模型,研究了层间冷却时间、焊接速度、增材路径对成形过程中温度和应力变化的影响。研究结果表明:送丝速度为32 mm/s,焊接速度为3 mm/s时,单道单层沉积所得到的焊道熔宽达到8.25 mm;层间冷却时间从0增加到60 s时,最高温度降低了137℃,应力变化更加平缓,应力分布更加均匀;焊接速度为4 mm/s时,应力分布较为均匀,较低的焊接速度可能使材料在加热和冷却过程中温度变化更为平缓,降低应力场的峰值;当沉积层低于5层时,增材路径对成形件的影响较小,往复成形使得成形件整体热量及应力分布更为均匀,因此其变形量相对较小,且变形对称性较好。

关键词： 非对称拱桥   山区铁路   线形监测   数值模拟   温度作用  

摘要： 依托张吉怀铁路(张家界—吉首—怀化)芙蓉镇酉水大桥,通过分离温度及列车长短期荷载效应,研究山区铁路非对称拱桥线形及温度作用规律。结果表明:主桥跨中测点竖向挠度整体呈正弦曲线特征,总体呈上拱快、下挠慢的特点,主梁上拱比环境温度滞后2.3 h;采用一阶差分法对温度长期及列车短期挠度进行趋势分离,长期挠度日变化幅值为29.47 mm,过车时刻下挠最大值为7.19 mm,采用高频设备测得过车时刻下挠幅值为7.75 mm,幅值比为1.07;主梁整体线形在08:00左右下挠最大,下挠幅值为-8.70 mm,17:00左右上拱最大,上拱幅值为20.95 mm,温度线形变化率为3.30 mm/℃。主梁线形在非对称拱拱顶附近呈竖斜向规律变化;主梁挠度年变化规律随季节更迭变化明显,采用线性回归分析法建立温度-挠度年变化数学模型,拟合相关系数在0.94左右,可为类似桥梁设计及工务运维平顺性分析提供参考;采用有限元模型进行温度效应分析,现场实测挠度均小于理论计算值,主桥运营期实际运行状态良好,满足理论设计要求。